리튬 이온 배터리 페이스트는 액상 용매 및 바인더 (용제에 용해 됨)를 포함하고있는 활성 물질, 전도 제 등의 고체상을 포함하는 다상 혼합 유체이며, 건조 공정은 리튬 이온 배터리 흑연 부극의 건조 공정에있는 전극 구조 상당한 영향 및 다른 인간 연구 마커스 뮐러 독일 卡尔斯鲁尼 대학 PVDF의 표면 전극의 응집의 발생 리드, PVDF 농도 구배는 상기 전극의 내부에 형성되고,로 건조 속도 활물질, 전지 성능 저하의 밀착 불량을 초래 흑연 / 구리 계면 PVDF 바인더 함량을 상승하는 것, 전극면에보다 응집 PVDF 될 것이다. 기술 스테판 연구소 卡尔斯鲁尼건조 공정에서 PVDF의 치우침에 이르게 Jaiser기구로 인해, 전극의 다공성 구조에 모세관 현상 표면층에서 용매를 증발하는 PVDF 전극 결과, 전극 표면에 '빨아'것 용매 기초 모세관 불균등 분포.
낮은 건조 속도를 찾기 어려운 독일 Kaerluni 대학의 연구는 전극의 접착력을 향상시키기 위해 PVDF의보다 균일 한 분포에 도움이지만, 건조 속도는 상당히 낮은 생산 효율성을 초래할 너무 낮고, 따라서 맹목적 실제 생산에서 건조 속도가 비현실적 줄인다. F. 폰트 등 스페인 加泰罗尼亚 UNIVERSITY은 이러한 문제를 해결하기 위하여, 리튬 이온 전지의 전극 건조 공정의 시뮬레이션 모델링 된 건조 과정에서 전극 내부의 PVDF 접착제의 분포를 최적화하여 건조 공정을 최적화하기 위해 모델을 사용하였으며, 건조 속도는 점진적으로 감소하고 내부 전극은 건조 시간이 단축되어 비교적 균일하게 유지되었다. PVDF 분포.
두 공정으로 건조 될 수 F. 폰트 전극 : 서서히 NMP 용제가 증발하는 과정에서 균일 한 수축 전극의 처리)를, 슬러리의 막 두께가 서서히 감소하지만 때문에되도록 전극 페이스트의 안정성 특성 상기 활성 물질은 여전히 매우 균일 한 입자 분포, 2) 제 2 공정은, 활물질 입자 전체 접촉되었을이지만 여전히 활물질 입자 간의 더 NMP 용매 후의 건조 공정에서 NMP 입자 다공도 점차 증발하여 활성 물질 입자 사이에 공극이 생깁니다.
상기 건조 절차 F. 폰트 때문에 도전성, 즉 재료에만 전극, 액상과 고체상 조성물의 슬러리 (몇 이후 도전 제의 함량에 수직 한 방향으로 확산된다 일차원 모델을 수립 슬러리 막에는 F. 폰트 온도 구배가 없기 때문에 슬러리의 열전도율은 상기 모델을 단순화하기 위해, 매우 높기 때문에 제는 또한) 개별적으로 계산되지 않고, 도전성 접착제는에서 고려로.
소성 공정에서 PVDF의 행동 분석, F.Font 그 주로 두 힘에 의해 건조 공정에서 PVDF 역할 : 점성 항력에 의한 용매의 1) 증발은 PVDF 향하여 전극의 드래그 표면 2 집중력 구배) 확산은, 내부 전극의 전극 표면으로부터의 PVDF의 고농도 다시 가압된다. 연구 결과에 의하면 PVDF의 농도는 단지 77 %가 제 1 단계에서 그 제안 60시 (DEG.] C)을 결정화 될 때 PVDF는 슬러리 막의 건조 및 수축 중에 침전 농도에 도달하지 않을 것이며, PVDF는 NMP가 입자 간 기공으로부터 증발함에 따라 건조의 제 2 단계에서 결정화 될 것이다.
건조 과정에서 물질 수송의 연구에서 우리는 중요한 무 차원 매개 변수 Pe (Pe = vl / D, v는 특성 속도, l는 피처 길이, D는 확산 계수)를 사용할 필요가있다. Pe는 물질 수송에서 대류와 확산 수송의 비율 Pe가 증가하면 대류 비율이 증가하고 확산 수송 비율이 감소합니다 F. 글꼴 Pe의 값에 따라 건조 과정을 느리게 건조로 나눕니다. <<1) 和快速烘干过程 (Pe>> 1).
느린 건조 과정 (Pe<<1) 中, 粘结剂浓度随时间的变化如下式所示, 由于烘干过程中物质的扩散输送速度要快于对流输送速度, 因此PVDF粘结剂在电极内部并不会形成浓度梯度, 从而形成PVDF粘结剂均匀分布的电极.
급속 건조 (Pe >> 1) 과정에서 대류 확산이 지배적 인 요소가되므로 슬러리 필름 내의 다른 위치에서의 PVDF 접착제의 농도는 다음 식으로 표현할 수 있습니다. 고속 건조, 대류 접착제의 효과로 인해 전극 표면에 접착제가 옮겨져 전극 내에서 농도 구배가 현저히 줄어 듭니다.
A (t)는 다음과 같이 주어진다.
아래 그림은 저속 건조 (특성 속도 v = 1.25x10-7m / s, Pe = 0.1) 및 고속 건조 (특수 속도 v = 1.25x10-5m / s, Pe = 10) 두 극단적 인 경우에, 다른 시간 지점에서 Z 방향의 전극 내부의 PVDF 농도 분포는 저속 건조 (a 이하)의 경우 5 배 계산 된 농도 곡선은 거의 평평하여 전극 내부의 PVDF 농도가 Z 방향으로 거의 변화하지 않음을 나타냅니다. 고속 건조를 살펴 보겠습니다. 전극 표면의 PVDF 농도를 시간 경과에 따라 확인합니다. 급격한 상승 (커브 끝의 상승) 및 활물질과 Cu 포일 사이의 계면에서 PVDF 접착제의 농도는 매우 낮아 고속 건조가 전극 내부에서 매우 중요한 농도 구배를 만들어 낸다는 것을 나타냅니다.
위의 분석에서 건조 속도가 낮 으면 PVDF를보다 균일하게 분포시킬 수 있지만 실제 생산에서는 생산 효율 또한 중요한 고려 사항이므로 건조 시스템을보다 적절하게 설계해야합니다. 내부 PVDF 농도 구배를 줄일 수있을뿐 아니라 건조 효율을 향상시킬 수 있습니다 F.Font는 다음 세 가지 건조 시스템을 비교합니다. 첫 번째는 일정한 건조 속도이고 두 번째는 증분 건조 속도입니다. 이 세 가지는 감소 건조율입니다. 다음 그림의 계산 결과에서 감소하는 건조 시스템은보다 균일 한 PVDF 농도 분포를 달성 할 수 있으며 증분 건조 시스템은 가장 큰 PVDF 접착제 농도 구배를 얻습니다. 실제 생산에서 PVDF의보다 균일 한 분포를 얻기 위해서는 속도가 감소하는 건조 시스템을 사용해야 함을 알 수 있습니다.
건조 과정에서 야기되는 PVDF 접착제의 고르지 못한 분포는 수년 동안 우리를 괴롭 히고있는 문제입니다. 건조 속도를 낮추면 접착제의 균일 성을 향상시킬 수 있음을 모두 알고 있지만,이 방법은 실제 생산 효율에 종종 사용됩니다. 채택 할 수없는 F. Font의 연구는 이러한 모순을 해결할 수있는 희망을 보여줍니다. 감속 건조 시스템을 채택하여 전극에서 PVDF의 균일 한 분포를 보장하고 건조 시간을 효과적으로 단축 할 수 있습니다. 품질과 효율성을위한 윈 - 윈.
